[實用新型]一種用于大能量固體染料激光器的增益系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420228403.7
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN203850615U
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧華東;陳瑞濤;楊杰;鄭陳琪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;H01S3/042;H01S3/06;H01S3/02
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種大能量增益系統(tǒng)，具體為一種用于大能量固體染料激光器的增益系統(tǒng)。

背景技術(shù)

585nm波段處于血紅蛋白的吸收峰，該波段脈沖激光選擇性作用于血紅蛋白，其已成為治療微靜脈畸形、毛細(xì)血管擴張癥等血管性疾病的首選方法。染料激光具有可調(diào)諧范圍寬的優(yōu)點，使用不同的染料可以很容易覆蓋從紫外到紅外的波段，因此大能量的585nm激光輸出一般采用激光染料作為增益介質(zhì)。早期的染料激光器均使用液態(tài)染料，其具有輸出的激光光束質(zhì)量好，染料溶液便于冷卻，從而可以大能量高重頻運轉(zhuǎn)等優(yōu)點。但是液態(tài)染料激光器也有很大的缺陷：液態(tài)染料對人體有毒且易燃；循環(huán)冷卻系統(tǒng)很大，且設(shè)計復(fù)雜；摻雜在溶液中的染料在激光作用下易退化降解，降低了壽命，且定期更換染料溶液、清洗循環(huán)系統(tǒng)，使用和維護成本較高。

將染料摻雜進固體基質(zhì)中，較好的克服了液態(tài)染料的上述缺點，這樣的固態(tài)染料激光器具有全固化、小型化、無毒、成本和維護費用低等優(yōu)點，具有很強的產(chǎn)業(yè)化潛力。然而現(xiàn)有的固體染料激光器都是采用簡單的端面泵浦結(jié)構(gòu)，仍然存在一定的不足：1.在大能量高重頻運轉(zhuǎn)方式下，染料分子長時間存在的瞬態(tài)吸收逐漸建立，從而逐漸降低激光器輸出效率，縮短固體染料壽命；2.?簡單泵浦方式固體染料受光面積不夠大，對大泵浦能量，泵浦光能量密度很高，影響固體激光染料的壽命；3.?大能量泵浦下固體染料中的熱累積，導(dǎo)致激光器效率降低，光束質(zhì)量下降，壽命縮短。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是設(shè)計一種大能量固體染料激光器。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種用于大能量固體染料激光器的增益系統(tǒng)，包括激光發(fā)射源、光學(xué)系統(tǒng)和染料激光增益系統(tǒng)，其中激光發(fā)射源包括發(fā)射臺架，固定于發(fā)射臺架底部的泵浦源，所述泵浦源發(fā)出的532nm激光束經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)均勻照射在染料激光增益系統(tǒng)上，所述染料激光增益系統(tǒng)包括多頭旋轉(zhuǎn)盤，多頭旋轉(zhuǎn)盤上固定安裝有至少一個旋轉(zhuǎn)頭，增益介質(zhì)內(nèi)嵌于所述旋轉(zhuǎn)頭上，且可隨多頭旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)進行選擇和固定。所述光學(xué)系統(tǒng)包括45°全反鏡、擴束鏡和柱面鏡，所述柱面鏡由平凹柱面鏡和平凸柱面鏡組成，所述泵浦源發(fā)出的光束經(jīng)由45°全反鏡反射進入擴束鏡后，依次經(jīng)過平凹柱面鏡和平凸柱面鏡，所述光學(xué)系統(tǒng)的輸出光束均勻照射在所述增益介質(zhì)側(cè)面。

所述多頭旋轉(zhuǎn)盤可進行周向旋轉(zhuǎn)并固定，來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)頭的固定位置，內(nèi)嵌于旋轉(zhuǎn)頭的增益介質(zhì)分為兩層，內(nèi)層為摻雜有激光染料的固體染料基質(zhì)，外層為沒有摻雜的純固體染料基質(zhì)，所述基質(zhì)為溶膠凝膠玻璃，所述激光染料為Rhodamine?6G，PM597或者perylene?orange染料中的任意一種。

所述染料激光增益系統(tǒng)還包括一0°全反鏡和一輸出鏡，所述0°全反鏡和輸出鏡組成諧振腔，在諧振腔內(nèi)置所述增益介質(zhì)，0°全反鏡和輸出鏡分別位于增益介質(zhì)兩側(cè)，由泵浦源輸出的激光束依次經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的45°全反鏡、擴束鏡、柱面鏡，進入所述諧振腔內(nèi)，打在增益介質(zhì)上，利用增益介質(zhì)的大面積的側(cè)面對進入諧振腔內(nèi)的光束進行增益和轉(zhuǎn)換，并由所述輸出鏡輸出。

所述染料激光增益系統(tǒng)還包括制冷裝置，所述制冷裝置位于所述多頭旋轉(zhuǎn)盤上的旋轉(zhuǎn)頭的底部，且可隨所述旋轉(zhuǎn)頭更換使用，所述增益介質(zhì)的側(cè)面與所述制冷裝置通過接合部件緊密連接。所述制冷裝置采用TE制冷裝置或磁制冷裝置中的任意一種。所述接合部件具有大的剪切彈性模數(shù)，具體地說，所述接合部件由導(dǎo)熱硅膠等金屬類接合材料或環(huán)氧樹脂等具有剛性的材料構(gòu)成。

所述用于大能量固體染料激光器的增益系統(tǒng)按如下方式進行增益：

在發(fā)射臺架底部固定好泵浦源，選擇使用的旋轉(zhuǎn)頭，調(diào)整多頭旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)頭在染料激光增益系統(tǒng)中的位置，使內(nèi)嵌于其上的增益介質(zhì)固定在諧振腔內(nèi)；

調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)的位置，保證泵浦源發(fā)出的光束經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)均勻照射在所述增益介質(zhì)側(cè)面，由工作人員手動調(diào)節(jié)發(fā)射臺架的固定位置，使光束經(jīng)過45°全反鏡反射后水平入射，經(jīng)諧振腔的輸出鏡垂直輸出；

啟動制冷裝置至規(guī)定溫度，由溫度檢測探頭采集并記錄增益介質(zhì)工作時溫度的變化，在大能量泵浦源下的固體染料中的熱積累影響到輸出光束的質(zhì)量時，由報警器發(fā)出警報，告知工作人員，由工作人員旋轉(zhuǎn)多頭旋轉(zhuǎn)盤，選擇備用旋轉(zhuǎn)頭，并調(diào)整內(nèi)嵌于其上的增益介質(zhì)固定在諧振腔內(nèi)繼續(xù)工作。

所述增益介質(zhì)與制冷裝置緊密連接的側(cè)面鍍有532nm波段反射率大于99%的介質(zhì)膜，另一側(cè)面鍍有532nm波段透射率大于99%的介質(zhì)膜。

使用模具制作所述的用于大能量固體染料激光器的增益介質(zhì)的步驟如下：